Методы химического анализа (стр. 30 из 31)
Чем больше величина Rf, тем быстрее и дальше продвигается катион по бумаге и тем лучше отделяется он от другого катиона с низким значением Rf.
Например, у катионов Fe3+ и Cu2+ коэффициенты движения значительно отличаются по величине, поэтому они чётко разделяются.
Просто и удобно проводить разделение ионов с помощью круговых хроматограмм, полученных на обеззоленных фильтрах “синяя лента” с использованием в качестве хроматографической камеры-эксикатора. Для контакта с растворителем из фильтра вырезается полоска — “фитиль”, который погружается в растворитель (а), или контакт с растворителем осуществляется с помощью конуса, сделанного из этой же фильтровальной бумаги и вставленного в середину отверстия, находящегося в середине фильтра-хроматограммы.
 |
 |
Конус бумажный 
фитиль 
растворитель 
растворительДля расчёта Rf какого-то иона, например, Fе3+, на середине фильтра помещают 0,05 мл раствора, содержащего Fe3+, при этом этот процесс должен быть медленным, постепенным, чтоб происходило впитывание раствора за счёт капиллярных сил бумаги.
Образовавшееся пятно осторожно обводят простым карандашом, фиксируя его положение на бумаге, фильтр сушится и бритвой вырезается фитиль. После этого фильтр устанавливается над сосудом с растворителем, таким образом, чтоб контакт фильтра с ним осуществлялся через фитиль:
фильтр
 | | | |
фитиль 
растворитель в тиглеОставляют систему в таком виде на 2-3 часа, поместив её в эксикатор с крышкой (хроматографическую камеру) для размывания первичной хроматограммы, после этого вынимают фильтр из эксикатора и отмечают карандашом границы фронта растворителя, таким образом, получаем величины:
h — расстояние, пройденное зоной иона на бумаге (для Fe3+ - экспериментально, 1,5 см)
h1 — расстояние, пройденное растворителем (экспериментально, для смеси 90 % С2Н5ОН и 10 % 5 н HCl, 4,8 см)
отсюда RFe3+ =
= 0,31Аналогично можно определить для любого иона (Rcu2+ = 0,45).
После этого можно провести хроматографическое разделение на бумаге смеси этих катионов. Причём, учитывая величины Rf , можно сделать заключение, что Cu2+ будет быстрее и дальше продвигаться по бумаге, т.к. имеет большую величину Rf, чем Fe3+.
Кроме круговых хроматограмм можно использовать бумажные полосы, помещённые в стеклянные камеры, эксикаторы, пробирки. Конец этих полос помещают в растворитель (восходящая хроматография, нисходящая хроматография).
а) Восходящая бумажная хроматография.
Исследуемое вещество наносят на линию старта, которая проводится на расстоянии 1-2 см от нижнего края ХР-бумаги.
Бумагу помещают в камеру с подвижным растворителем таким образом, чтобы линия старта была выше границы растворителя. (Камера закрыта крышкой). Под действием капиллярных сил подвижный растворитель поднимается вверх, захватывая компоненты анализируемой смеси. Так как компоненты обладают различной растворимостью в этом растворителе, то и двигаться они будут с различной скоростью. При этом происходит разделение смеси на компоненты.
Если смесь А и В (КА > КВ), то В будет выше В.
Линия, до которой доходит подвижный растворитель — называют линий фронта.
Rf =
h — путь, пройденный растворителем от линии старта до линии фронтаh1 — путь, пройденный веществом от линии старта до середины пятна.
б) Нисходящая бумажная хроматография.
В этом методе растворитель находится в верхней части камеры, линия старта находится в верхней части камеры, линия старта сверху. Растворитель движется вниз под действием силы тяжести, забирая с собой определяемое вещество, чем больше Кр вещества, тем ниже на бумаге будет находиться вещество.
Распределительная хроматография на бумаге, особенно с применением органических реактивов, является макроаналитическим методом, широко применимым в тех случаях, когда обычные химические методы малопригодны.
Например, для разделения близких по свойствам соединений — аминокислот, пептидов, углеводов и т.д.
Хроматографию на бумаге используют для определения следов ФОВ в пищевых продуктах и на биологическом материале.
Ионообменная хроматография
1) Ионообменная хроматография основана на явлении обмена ионов находящихся в растворе и ионов, адсорбируемых твёрдым адсорбентом. Образование хроматограмм в этом случае происходит вследствие неодинаковой способности к обмену различных ионов хроматографируемого раствора. В ионообменной хроматографии, также как и в адсорбционной, можно применять фронтальный, вытеснительный и проявительный (элюентный) метод анализа.
При фронтальном анализе исследуемую смесь непрерывно подают в верхнюю часть колонки и следят за появлением отдельных компонентов в вытекающем растворе, но полного разделения компонентов в этом методе не происходит и метод не пригоден для препаративного разделения и количественного определения веществ.
При вытеснительном методе анализа для вытеснения применяют растворы веществ, ионы которых сорбируются лучше, чем ионы компонентов хроматографической смеси, поэтому они вытесняют из сорбента ранее сорбированные ионы разделяемых веществ.
В проявительном (элюентном) методе промывание проводят чистым растворителем. Во всех видах ионообменной хроматографии имеет место многократное повторение процессов ионного обмена.
В зависимости от того происходит ли обменная сорбция положительно заряженных ионов (катионов) или отрицательно заряженных ионов (анионов) — ионообменники делятся на катиониты и аниониты.
Существуют иониты, обладающие амфотерными свойствами..
а) Катионный обмен: RH + NaCl ↔ RNa + HCl
б) Анионный обмен: ROH + NaCl → RCl + NaOH
R — радикал, образующий элементарную ячейку ионита.
Качественная характеристика ионообмена зависит от природы ионита, хроматографируемого иона, растворителя, от условий опыта (tº, рН и др.).
Рассмотрим ионообменное равновесие на примере обмена на ионите двух одновалентных ионов А+ и В+.
RA + B+ ↔ RB + A+
Согласно закона действия масс: Кр. =
или 
= Кр. 
Или
= Кр. , где Кр. — константа ионного обмена[B+], [A+] — концентрации ионов А и В в растворе
_ _
[B+], [A+] — концентрация ионов В+ и А+ в твёрдой фазе
Аналогично для обмена двухвалентного иона на одновалентный
В2+ + 2RA → R2B + 2A+
= Кр. 
Константа равновесия (ионного обмена) позволяет количественно характеризовать сравнительную способность ионита к обмену.
Если Кравн. < 1 ион, находящийся в растворе, имеет большое сродство к иониту, чем ион, пришедший в раствор с твёрдой фазой — на ионите. Обмен из раствора в этом случае будет протекать достаточно полно.